Le Biogaz , livre ebook

Sous la direction de Académie des technologies
Le Biogaz
Copyright

© EDP Sciences, Les Ulis, 2016
ISBN papier : 9782759819959 ISBN numérique : 9782759828647
Composition numérique : 2022
http://publications.edpsciences.org/
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Présentation

Après plusieurs autres pays, la production et l’utilisation de biogaz devient une réalité en France. Ciblée comme une politique vertueuse croisant des objectifs d’économie circulaire et de traitement des déchets à des fins énergétiques, elle pourra à terme représenter un apport énergétique utile au mix national.
L’Académie des technologies s’intéresse à la production énergétique nationale issue de la biomasse depuis de nombreuses années. À la suite d’un Groupe de travail qui a réuni de nombreux experts du domaine, elle présente ici un historique et l’état de l’art technique et réglementaire des différents procédés utilisés pour la production du biogaz et pour son utilisation. Elle fait également une synthèse de la situation dans les autres pays producteurs et une analyse de la stratégie française dans le domaine.
Son analyse des développements en cours la conduit à proposer une révision argumentée à la baisse des perspectives de croissance de la production de biogaz généralement optimistes publiées dans notre pays pour les années à venir. Elle chiffre à 1 million de Tep par an la production qui pourrait être atteinte d’ici 2020 dans notre pays.
Table des matières Préface (Alain Bugat) Introduction. Qu est ce que le « biogaz » ? (Académie des technologies) Chapitre 1. Production industrielle du biogaz (Académie des technologies) 1.1. Historique de la production du biogaz 1.2. L extraction du biogaz des décharges de déchets non dangereux 1.3. La fermentation anaérobie industrielle 1.4. Le cas des boues de stations d épuration 1.5. La purification du biogaz 1.6. Les co-produits (digestats) 1.7. Les risques liés à la production de biogaz 1.8. Les technologies thermochimiques : la méthanation Chapitre 2. À quoi sert le biogaz ? (Académie des technologies) 2.1. La production directe d énergie 2.2. Les utilisations du bio-méthane Chapitre 3. La place du biogaz dans le monde et en Europe (Académie des technologies) 3.1. Dans le monde 3.2. Aux USA 3.3. En Europe 3.4. Le modèle allemand Chapitre 4. Le biogaz en France (Académie des technologies) 4.1. Pourquoi la France a-t-elle commencé tardivement à s intéresser au biogaz ? 4.2. La place du biogaz en France Conclusion (Académie des technologies) Annexes (Académie des technologies) Annexe 1 - Les utilisations de la biomasse Annexe 2 - Les recherches en cours sur le biogaz Membres du groupe de travail (Académie des technologies) Publications de l académie (Académie des technologies) Avis de l académie Rapports de l academie Communications à l académie Dix questions posées à Grandes aventures technologiques Hors collection Co-études
Préface

Alain Bugat

Président de l académie des technologies

L e biogaz, dont les principes de production datent du milieu du XIX e siècle, connaît depuis une quinzaine d années un retour sur la scène mondiale comme source d énergie renouvelable d origine naturelle. Son exploitation industrielle permet le bouclage d un cycle d économie circulaire des ordures ménagères et des déchets organiques industriels ou agricoles. Elle peut aussi être intensifiée, à l image du système allemand de production fermentaire qui utilisait jusqu à très récemment le maïs comme source de matière première.
L Académie des technologies a entrepris depuis plusieurs années une revue systématique et sans concessions des technologies de production des énergies renouvelables, sur les plans technique, économique et réglementaire en cherchant à faire partager au lecteur intéressé l état des lieux qu elle a établi. Le Groupe de travail, qui sous la présidence du regretté Daniel Thomas, s est chargé de la réalisation de ce rapport, a auditionné les meilleurs spécialistes français du domaine, tant les chercheurs du secteur académique que les industriels présents dans ce secteur en cours de développement. Technologie « mûre », la production du biogaz fait également l objet de recherches poussées, dont le Groupe a tenté de mesurer les perspectives. C est dans ce cadre que s inscrit ce rapport sur le biogaz. Ce dernier a été adopté par l Assemblée le 13 mai 2015.
Introduction. Qu est ce que le « biogaz » ?

Académie des technologies

L e biogaz est le produit de la dégradation de la matière organique, d origine animale ou végétale, par des microorganismes dans des conditions dites « anaérobies » c est-à-dire en l absence d oxygène. Le phénomène est très largement observable dans la nature. Le savant italien Alessandro Volta (1745-1823) a été le premier à décrire et à analyser la composition du « gaz des marais ». En 1776 il en isole le composant majeur : le méthane. Les archaebactéries méthanogènes, qui sont présentes dans la nature, sont les organismes vivants producteurs du méthane. Ces mêmes bactéries ont produit le méthane conservé dans les terrains sédimentaires qui est extrait sous forme de « gaz naturel ». Ce procédé de production fermentaire est appelé méthanisation .
La composition du biogaz varie de façon importante selon les types de matières organiques digérées et les conditions de leur dégradation. Typiquement, le biogaz extrait des décharges d ordures, où il est naturellement produit, est composé de 35 à 65 % de méthane, 15 à 50 % de gaz carbonique, 4 à 40 % d azote et 0 à 5 % d oxygène. Le gaz carbonique est un coproduit normal des réactions qui conduisent à la formation du méthane. Dans certaines conditions, les réactions peuvent aussi accumuler de l hydrogène et certains gaz mineurs comme le sulfure d hydrogène, produit de dégradation des protéines. La composition du biogaz produit dans les conditions maitrisées et contrôlées des digesteurs anaérobies industriels peut atteindre 45 à 75 % de méthane, 30 à 40 % de gaz carbonique et quelques traces d azote (<0,2 %).
La méthanisation par l écosystème anaérobie est un processus naturel que l on retrouve dans le côlon de l homme et dans le système digestif d autres espèces, en particulier les espèces ruminantes. Le rumen et le côlon contiennent des milliers d espèces bactériennes anaérobies qui travaillent ensemble à dégrader les macromolécules présentes dans les cellules des végétaux absorbés par l animal dont une partie sera méthanisée. Très peu de ces bactéries ont été isolées et cultivées séparément.
Chapitre 1. Production industrielle du biogaz

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